Керуючі пристрою (УУ): їх види
Операційні пристрої дозволяють виконати перетворення деяких кодів згідно з логікою виконуваної операції.
При цьому операційне пристрій може бути представлене безліччю мікрооперацій, які можуть бути виконані послідовно або паралельно при ініціюванні певних складових вузлів за допомогою виділених сигналів управління.
Наприклад, складання/віднімання двійкових кодів виконується наступною послідовністю сигналів:
Т.ч. виникає необхідність у використанні спец. пристрої (пристрій управління), яке призначене для формування розподіленої в часі послідовності керуючих сигналів, що подаються на компоненти операційного блоку разом з сигналом синхронізації і забезпечують виконання заданої операції.
Існують 2 принципово різних підходи до УУ:
1) УУ з жорсткою логікою;
2) УУ з мікропрограмного логікою або МПУУ
УУ з жорсткою логікою будуються на основі жорстко заданих зв'язків між його компонентами, що реалізують формування та передачу сигналів управління в необхідній послідовності, враховуючи стан УУ, виконувану операцію і значення т.зв. В«Осведомітельних сигналів В», що характеризують результати виконання попередньої операції, а також стану необхідних компонент операційного пристрою.
УУ з жорсткою логікою не піддаються модифікації і при необхідності змін повинні бути повністю замінені.
Основна їх гідність - висока продуктивність, пов'язана з формуванням керуючих сигналів з допомогою комбінаційних схем.
Керуючі пристрої з жорсткою логікою представлені координаційними схемами, який забезпечують побудову розподілу під часу послідовності сигналів управління, в залежності від коду операції і № такту сигналу синхронізації.
При цьому враховується значення осведомительного сигналу від операційного пристрою.
Попо ходу операції з Рг команд, дешифратор коду активує 1 вихідну лінію, соотв. виконуваної команді. Лічильник тактів запускається з мом. виконання тек. команди. Дешифратор нового такту активізує 1 вих. лінію, соотв. № такту.
В результаті устр. обр. упр. сигналів, в залежності від № такту і вип. команди, за допомогою логічних схем В«та/абоВ», формує необхідну послідовність керуючих сигналів, ініціюючих виконувані послідовності МО в операційних пристроях.
Недолік даного пристрою - орієнтація на виконання команд, що вимагають однакової кількості тактів, тому для її ісп. необх. В«ВирівнятиВ» всі команди по команді, треб. max числа тактів.
Команди, треб. min кількості тактів - однобайтні команди, або команди з min кількістю біт (команди обр. регістрів, розм. режимів, команди установки і т.д.).
На відміну від них, довгі команди ісп. змішану адресації (реєстрову і безпосередню, непряму).
Тому вирівнювання команд призводить до неефектив-му ісп. пам'яті.
Для підвищення еф-ти устр. упр. з ж. л. ісп. лічильники тактів, що забезпечують виконання необхідного типу команд.
В якості прикладу розглянемо керований пристрій, забезпечує виконання, або підтримку коротких і довгих команд.
В залежності від типу команди по довжині, схема управління надає можливість активізувати чи тільки лічильник тактів 1, або на певному такті запускати лічильник тактів 2, реалізуючи виконання команд, що вимагають більшої кількості тактів.
Розглянемо, яким чином можна забезпечити утворення сигналів управління.
Для цих цілей використовується комбінації логічних елементів В«та/абоВ», які в залежності від типу команди (код команди), № такту і знач. осведомітельних сигналів, формують необхідні сигнали упр.
На прикладі форм-я сигналу упр. ВР можна говорити, що цей сигнал генерується при вип. j-ї команди у всіх тактах, крім к-го за наявності освідоміт. сигналу L.
Для побудови устр. упр. з ж. л. використовується об'єднання мікропрограм, включаючи всі виконувані мікропрограми, кожн. з кіт. соотв. деякого коду команди.
Мікропр-ма предст. собою послідовність, а також розгалуження виконання окремих мікропрограм, в залежності від коду вип. команди і знач. повідомить. сигналів.
Об `єднаний мікропрограма м.б. побудована по слід. схемою:
Для викл. мікроопер., вхід. в усі мікропр-и, їх загальні частини, зв. з початковою ініціалізацією, а також коректним завершенням виконання, виділяються в загальні частини мікрокоманди. Виключені частини кожної мікропер., инициализируются в зав. від коду виконуваної мікропрограми.
Для ісп. понять автоматів при постр. устр. упр. необхідно виділити стану устр. упр., а також ум. переходу з 1 сост. в ін Для автомата Мура, в кач. станів ісп. події генерації (виникнення соотв. сигналів упр.).
Деякі сост. можуть породжувати в т. сл. формування декількох сигналів упр. Після цього ум. переходу з сост. в сост. матимуть значення соотв. повідомить. сигналів.
У т. сл. для зберігання інф. про тек. сост. автомата упр. можна ісп. набір тригерів, к-ть кіт. k = ln r, r - кількість станів.
Іншими словами мипронумеруем всі сост. і зіставимо всім сост. деякий 2-й код, соотв. даного сост. Знаючи породжувані сигнали упр. кожним сост., можна, ісп. логічну схему В«абоВ» і дешифратор стану, забезпечити формую-е необхідних сигналів упр.
Автомат Мілі вимагає меншого кол-ва тригерів для Розм. станів, тому описується меншим кол-му станів, але його недолік - Зміна стану відбувається при змін. освед. сигн., що може спричинити змін. упр. сигн., кіт. будуть передчасними для поточної виконуваної команди.
Тому апарат Мілі застосовують зі схемами затримки, або в комбінації: Мура - Мілі. Для побудови устр. упр. з ж. л. ісп. програмовані логічні матриці, які містять шар вхідних інверторів, шар ел-ів В«іВ», шар ел-ів В«абоВ» і шар вих. інверторів. Хрестики - можливість розірвати соотв. ланцюг в процесі програмування матриці.
Матриця утворена таким чином, що на будь ел-т В«іВ» м.б. подані всі знач. прямих і інвертний вхідних сигн. На вхід будь-якого ел-та В«абоВ» м.б. подані виходи будь-якого ел-та В«іВ».
МПУУ - необхідний набір керуючих сигналів зберігається у т.зв. В«Мікропрограмного пам'ятіВ» з доступом тільки для читання (read-only).
Кожен набір таких сигналів відповідає деякою мікрооперації і представлений у вигляді мікрокоманд.
У відповідності з логікою виконання операції кожна мікрокоманда вбудованого ПЗ визначає (містить) адреса наступної мікрокоманди, необхідної для виконання операції.
МПУУ функціонують з використанням доступу до МП-пам'яті, тому їх застосування стало виправданим лише з появою швидких модулів пам'яті.
Основна перевага МПУУ - Можливість модернізації процесора або заміни безлічі виконуваних операцій шляхом переходу до нових модулям МП-пам'яті.
Т.к. МП-пам'ять входить до склад процесора у вигляді компонента УУ, то дане перевага дає можливість автоматизованого і автоматичного проектування компонент УУ і мікропроцесора в цілому.
Для вироблення керуючих сигналів використовуються такі позначення:
1. кожен керуючий сигнал відповідає деякої операції, що реалізовується операційним блоком. Нехай V 1 ... V m - сукупність керуючих сигналів, причому V i ініціює виконання відповідної мікрооперації.
2. При виробленні керуючих сигналів використовуються U 1 ... U n - значення В«осведомітельних сигналів В»про результати виконання попередньої операції, а також про стан компонент операційного пристрою.
3. УУ може знаходитися в одному з станів безлічі
Q = {Q 1 , Q 2 , ..., Q L }
4. Безліч виконуваних операцій y 1 ... y s
УУ можна представити деяким кінцевим автоматом, відповідним логіці ...
